JPH0722648A - 炭化ケイ素発光ダイオード素子 - Google Patents
炭化ケイ素発光ダイオード素子Info
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- JPH0722648A JPH0722648A JP16688993A JP16688993A JPH0722648A JP H0722648 A JPH0722648 A JP H0722648A JP 16688993 A JP16688993 A JP 16688993A JP 16688993 A JP16688993 A JP 16688993A JP H0722648 A JPH0722648 A JP H0722648A
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- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光強度の大きいＳｉＣ発光ダイオード素子
を提供することを目的とする。 【構成】 ｎ型ＳｉＣ基板２と、該ｎ型ＳｉＣ基板２の
一主面２ａ上に形成されたｎ型ＳｉＣ層３と、該ｎ型Ｓ
ｉＣ層３上に形成されたｐ型ＳｉＣ層４と、該ｐ型Ｓｉ
Ｃ層４上の一部に形成されたｐ型側電極５と、前記ｎ型
ＳｉＣ基板２の該ｐ型側電極５と反対側上に形成された
ｎ型側電極６と、を備え、前記ｎ型ＳｉＣ基板２の他の
一主面２ｂが前記一主面２ａに対して角度θ1を有する
構成とした。
を提供することを目的とする。 【構成】 ｎ型ＳｉＣ基板２と、該ｎ型ＳｉＣ基板２の
一主面２ａ上に形成されたｎ型ＳｉＣ層３と、該ｎ型Ｓ
ｉＣ層３上に形成されたｐ型ＳｉＣ層４と、該ｐ型Ｓｉ
Ｃ層４上の一部に形成されたｐ型側電極５と、前記ｎ型
ＳｉＣ基板２の該ｐ型側電極５と反対側上に形成された
ｎ型側電極６と、を備え、前記ｎ型ＳｉＣ基板２の他の
一主面２ｂが前記一主面２ａに対して角度θ1を有する
構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化ケイ素発光ダイオ
ード素子に関する。
ード素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、耐熱
性及び機械的強度に優れ、放射線に対して強いなどの物
理的、化学的性質から耐環境性半導体材料として注目さ
れている。
性及び機械的強度に優れ、放射線に対して強いなどの物
理的、化学的性質から耐環境性半導体材料として注目さ
れている。
【０００３】しかもＳｉＣ結晶は間接遷移型のIV−IV化
合物であり、ＳｉＣ結晶は３Ｃ形、４Ｈ形、６Ｈ形、１
５Ｒ形等各種の結晶多形が存在し、その禁制帯幅は２．
４〜３．３ｅＶと広範囲に亘ると共に、ｐ型及びｎ型の
結晶が得られてｐｎ接合の形成が可能であることから、
赤色から青色までのすべての波長範囲の可視光を発する
発光ダイオード材料として利用可能である。なかでも室
温において約３ｅＶの禁制帯幅を有する６Ｈ形のＳｉＣ
結晶は、青色発光ダイオードの材料として用いられてい
る。
合物であり、ＳｉＣ結晶は３Ｃ形、４Ｈ形、６Ｈ形、１
５Ｒ形等各種の結晶多形が存在し、その禁制帯幅は２．
４〜３．３ｅＶと広範囲に亘ると共に、ｐ型及びｎ型の
結晶が得られてｐｎ接合の形成が可能であることから、
赤色から青色までのすべての波長範囲の可視光を発する
発光ダイオード材料として利用可能である。なかでも室
温において約３ｅＶの禁制帯幅を有する６Ｈ形のＳｉＣ
結晶は、青色発光ダイオードの材料として用いられてい
る。
【０００４】斯る炭化ケイ素発光ダイオード素子として
は、例えば雑誌「電子技術」の第２６巻、第１４号、第
１２８頁〜第１２９頁、１９８４年に示されている。
は、例えば雑誌「電子技術」の第２６巻、第１４号、第
１２８頁〜第１２９頁、１９８４年に示されている。
【０００５】図５は従来の炭化ケイ素発光ダイオード素
子を用いた炭化ケイ素発光ダイオード装置を示す断面図
である。
子を用いた炭化ケイ素発光ダイオード装置を示す断面図
である。
【０００６】図中、５１は炭化ケイ素発光ダイオード素
子、５２はこの発光ダイオード素子５１を載置する導電
性の金属製ステムである。
子、５２はこの発光ダイオード素子５１を載置する導電
性の金属製ステムである。
【０００７】この炭化ケイ素発光ダイオード素子５１
は、ｎ型ＳｉＣ基板５３の一主面上に形成された発光層
となるｎ型ＳｉＣ層５４、このｎ型ＳｉＣ層５４上に形
成されたｐ型ＳｉＣ層５５、このｐ型ＳｉＣ層５５上及
びｎ型ＳｉＣ基板５３の他の一主面上にそれぞれ形成さ
れたｐ型側電極、ｎ型側電極５６、５７で構成されてい
る。
は、ｎ型ＳｉＣ基板５３の一主面上に形成された発光層
となるｎ型ＳｉＣ層５４、このｎ型ＳｉＣ層５４上に形
成されたｐ型ＳｉＣ層５５、このｐ型ＳｉＣ層５５上及
びｎ型ＳｉＣ基板５３の他の一主面上にそれぞれ形成さ
れたｐ型側電極、ｎ型側電極５６、５７で構成されてい
る。
【０００８】一方、ステム５２は、前記発光ダイオード
素子５１を載置する載置面５２ａと、発光ダイオード素
子５１を囲繞しこの素子５１から発せられる光を装置上
側に反射する反射面５２ｂで構成されている。
素子５１を載置する載置面５２ａと、発光ダイオード素
子５１を囲繞しこの素子５１から発せられる光を装置上
側に反射する反射面５２ｂで構成されている。
【０００９】前記発光ダイオード素子５１は、銀ペース
ト５８を用いて基板５３側でステム５２の載置面５２ａ
に固着されると共にｎ型側電極５７とステム５２が電気
的に接続される。またｐ型側電極５６は、導電性ワイヤ
ーにて図示しない電極端子と電気的に接続されている。
ト５８を用いて基板５３側でステム５２の載置面５２ａ
に固着されると共にｎ型側電極５７とステム５２が電気
的に接続される。またｐ型側電極５６は、導電性ワイヤ
ーにて図示しない電極端子と電気的に接続されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】斯るＳｉＣ発光ダイオ
ード素子は、ｎ型ＳｉＣ層５４のうちｐｎ接合（発光
層）に近いｐ型側電極５６垂下の該電極面積に略比例し
た領域で発光が生じる。この発光した光のうちｐ型Ｓｉ
Ｃ層５５側へ垂直に向う光及びステム５２の載置面５２
ａ側へ垂直に向かう光は、基板５３の他の一主面とｐ型
ＳｉＣ層５５の表面とで多重反射されている間に吸収さ
れるため、装置から十分な光取り出しができないといっ
た問題があった。
ード素子は、ｎ型ＳｉＣ層５４のうちｐｎ接合（発光
層）に近いｐ型側電極５６垂下の該電極面積に略比例し
た領域で発光が生じる。この発光した光のうちｐ型Ｓｉ
Ｃ層５５側へ垂直に向う光及びステム５２の載置面５２
ａ側へ垂直に向かう光は、基板５３の他の一主面とｐ型
ＳｉＣ層５５の表面とで多重反射されている間に吸収さ
れるため、装置から十分な光取り出しができないといっ
た問題があった。
【００１１】従って、本発明は発光強度の大きいＳｉＣ
発光ダイオード素子を提供することを目的とする。
発光ダイオード素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のＳｉＣ発光ダイ
オード素子は、ｎ型ＳｉＣ基板と、該ｎ型ＳｉＣ基板上
に形成されたｎ型ＳｉＣ層と、該ｎ型ＳｉＣ層上に形成
されたｐ型ＳｉＣ層と、該ｐ型ＳｉＣ層上の一部に形成
されたｐ型側電極と、前記ｎ型ＳｉＣ基板の該ｐ型側電
極と反対側上に形成されたｎ型側電極と、を備え、前記
ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型側電極と反対側で且つ対向する部
分に、前記ｐ型ＳｉＣ層の表面に対して非平行な面を具
備したことを特徴とする。
オード素子は、ｎ型ＳｉＣ基板と、該ｎ型ＳｉＣ基板上
に形成されたｎ型ＳｉＣ層と、該ｎ型ＳｉＣ層上に形成
されたｐ型ＳｉＣ層と、該ｐ型ＳｉＣ層上の一部に形成
されたｐ型側電極と、前記ｎ型ＳｉＣ基板の該ｐ型側電
極と反対側上に形成されたｎ型側電極と、を備え、前記
ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型側電極と反対側で且つ対向する部
分に、前記ｐ型ＳｉＣ層の表面に対して非平行な面を具
備したことを特徴とする。
【００１３】特に、前記非平行な面は、前記ｐ型側電極
の垂下で発光し前記ｐ型ＳｉＣ層の表面と垂直方向であ
って前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部
の光は該非平行な面にて反射された直後の進行光路の延
長線が前記ｐ型側電極の外側に存在するように設定され
ていることを特徴とする。
の垂下で発光し前記ｐ型ＳｉＣ層の表面と垂直方向であ
って前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部
の光は該非平行な面にて反射された直後の進行光路の延
長線が前記ｐ型側電極の外側に存在するように設定され
ていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の構成によれば、ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型
側電極と反対側で且つ対向する部分に、ｐ型ＳｉＣ層の
表面に対して非平行な面を具備しているので、発光した
光は、基板又はｐ型ＳｉＣ層の表面との反射回数が少な
いうちに素子外に放出される。
側電極と反対側で且つ対向する部分に、ｐ型ＳｉＣ層の
表面に対して非平行な面を具備しているので、発光した
光は、基板又はｐ型ＳｉＣ層の表面との反射回数が少な
いうちに素子外に放出される。
【００１５】特に、前記非平行な面が、前記ｐ型側電極
の垂下で発光し前記ｐ型ＳｉＣ層の表面と垂直方向であ
って前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部
の光は該非平行な面にて反射された直後の進行光路の延
長線が前記ｐ型側電極の外側に存在するように設定され
ている場合には、前記ｐ型側電極で遮られる光の量が少
なくなる。
の垂下で発光し前記ｐ型ＳｉＣ層の表面と垂直方向であ
って前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部
の光は該非平行な面にて反射された直後の進行光路の延
長線が前記ｐ型側電極の外側に存在するように設定され
ている場合には、前記ｐ型側電極で遮られる光の量が少
なくなる。
【００１６】
【実施例】本発明の第１実施例に係るＳｉＣ発光ダイオ
ード装置を図を参照して説明する。図１は本実施例のＳ
ｉＣ発光ダイオード装置の模式断面図である。
ード装置を図を参照して説明する。図１は本実施例のＳ
ｉＣ発光ダイオード装置の模式断面図である。
【００１７】図中、１はＳｉＣ発光ダイオード素子であ
って、２はこの素子１を構成する上面３００μｍ角、中
央部の厚みが２００μｍのｎ型ＳｉＣ単結晶基板であっ
て、該基板２は一主面２ａとその一主面２ａに対して角
度θ1をなす他の一主面（非平行な面）２ｂを有してい
る。尚、本実施例では角度θ1は３７度である。
って、２はこの素子１を構成する上面３００μｍ角、中
央部の厚みが２００μｍのｎ型ＳｉＣ単結晶基板であっ
て、該基板２は一主面２ａとその一主面２ａに対して角
度θ1をなす他の一主面（非平行な面）２ｂを有してい
る。尚、本実施例では角度θ1は３７度である。
【００１８】この一主面２ａ上には、ドナーとなるＮ
（窒素）と共にｐ型に反転しない程度のアクセプタとな
るＡｌ（アルミニウム）がドープされた（一定）層厚５
μｍのｎ型ＳｉＣ単結晶層（発光層）３がエピタキシャ
ル成長されている。このｎ型ＳｉＣ単結晶層３上には、
アクセプタとなるＡｌがドープされた（一定）層厚５μ
ｍのｐ型ＳｉＣ単結晶層４がエピタキシャル成長されて
いる。
（窒素）と共にｐ型に反転しない程度のアクセプタとな
るＡｌ（アルミニウム）がドープされた（一定）層厚５
μｍのｎ型ＳｉＣ単結晶層（発光層）３がエピタキシャ
ル成長されている。このｎ型ＳｉＣ単結晶層３上には、
アクセプタとなるＡｌがドープされた（一定）層厚５μ
ｍのｐ型ＳｉＣ単結晶層４がエピタキシャル成長されて
いる。
【００１９】このｐ型ＳｉＣ単結晶層４上の中央には、
上面１７０μｍ角のｐ型側電極５が形成されている。斯
るｐ型側電極５としては、厚み１μｍ程度のＴｉ−Ａｌ
−Ｔｉからなるｐ型側オーミック電極及び厚み１μｍ程
度のＡｕ−Ｔｉ−Ｐｄからなるボンディング電極がこの
順序で構成されてなる電極等の従来周知のものを使用で
きる。
上面１７０μｍ角のｐ型側電極５が形成されている。斯
るｐ型側電極５としては、厚み１μｍ程度のＴｉ−Ａｌ
−Ｔｉからなるｐ型側オーミック電極及び厚み１μｍ程
度のＡｕ−Ｔｉ−Ｐｄからなるボンディング電極がこの
順序で構成されてなる電極等の従来周知のものを使用で
きる。
【００２０】また、前記ｎ型ＳｉＣ単結晶基板２の他の
一主面２ｂ上全域には、ｎ型側電極６が形成されてい
る。斯るｎ型側電極６としては、厚み１μｍ程度のＮｉ
−Ａｕからなるｎ型側オーミック電極及び厚み１μｍ程
度のＡｕ−Ｔｉ−Ｐｄからなるボンディング電極がこの
順序で構成されてなる電極等の従来周知のものを使用で
きる。
一主面２ｂ上全域には、ｎ型側電極６が形成されてい
る。斯るｎ型側電極６としては、厚み１μｍ程度のＮｉ
−Ａｕからなるｎ型側オーミック電極及び厚み１μｍ程
度のＡｕ−Ｔｉ−Ｐｄからなるボンディング電極がこの
順序で構成されてなる電極等の従来周知のものを使用で
きる。
【００２１】７は導電性の金属製ステムであって、前記
発光ダイオード素子１を載置する載置面７ａと、発光ダ
イオード素子１を囲繞しこの素子１から発せられる光を
装置上側に反射する反射面７ｂで構成されている。
発光ダイオード素子１を載置する載置面７ａと、発光ダ
イオード素子１を囲繞しこの素子１から発せられる光を
装置上側に反射する反射面７ｂで構成されている。
【００２２】前記発光ダイオード素子１は、銀ペースト
等の導電性接着材８により基板２側でステム７の載置面
７ａに固着されると共にｎ型側電極６とステム７が電気
的に接続される。またｐ型側電極５は、導電性ワイヤー
にて図示しない電極端子と電気的に接続されている。
等の導電性接着材８により基板２側でステム７の載置面
７ａに固着されると共にｎ型側電極６とステム７が電気
的に接続される。またｐ型側電極５は、導電性ワイヤー
にて図示しない電極端子と電気的に接続されている。
【００２３】ここで、この発光ダイオード素子１の製造
を説明する。
を説明する。
【００２４】まず、厚みが一定のｎ型ＳｉＣ単結晶基板
２を準備する。次に、この基板２の一主面２ａ上にｎ型
ＳｉＣ単結晶層３及びｐ型ＳｉＣ単結晶層４をこの順序
でＬＰＥ法（液相エピタキシャル成長法）又は化学的気
相堆積法（ＣＶＤ法）を用いてエピタキシャル成長させ
る。その後、この基板２の一主面２ａと反対側の面を研
摩して該一主面２ａに対して角度θ1をなす他の主面２
ｂを形成する。以下従来周知の工程を経て完成される。
２を準備する。次に、この基板２の一主面２ａ上にｎ型
ＳｉＣ単結晶層３及びｐ型ＳｉＣ単結晶層４をこの順序
でＬＰＥ法（液相エピタキシャル成長法）又は化学的気
相堆積法（ＣＶＤ法）を用いてエピタキシャル成長させ
る。その後、この基板２の一主面２ａと反対側の面を研
摩して該一主面２ａに対して角度θ1をなす他の主面２
ｂを形成する。以下従来周知の工程を経て完成される。
【００２５】斯る発光ダイオード素子１は、基板２の他
の一主面２ｂがｐ型ＳｉＣ単結晶層４の表面（最上部層
の上面）に対して角度θ1をなす傾斜面（非平行な面）
であるので、発光した光は、基板２の他の一主面２ｂ又
はｐ型ＳｉＣ単結晶層４の表面（上面）との反射回数が
少ないうちに、即ち素子１内で吸収されることが少ない
うちに素子１外に放出される。この結果、斯る素子（装
置）の発光強度が大きくなる。
の一主面２ｂがｐ型ＳｉＣ単結晶層４の表面（最上部層
の上面）に対して角度θ1をなす傾斜面（非平行な面）
であるので、発光した光は、基板２の他の一主面２ｂ又
はｐ型ＳｉＣ単結晶層４の表面（上面）との反射回数が
少ないうちに、即ち素子１内で吸収されることが少ない
うちに素子１外に放出される。この結果、斯る素子（装
置）の発光強度が大きくなる。
【００２６】更に、斯る発光ダイオード素子１は、発光
層となるｎ型ＳｉＣ単結晶層３のうち、ｐ型側電極５の
垂下の部分９（図中、ドットで示す部分）が主に発光部
となるが、本実施例では、特に前記他の一主面２ｂの角
度θ1は、前記部分９で発光し前記ｐ型ＳｉＣ単結晶層
４の表面（上面）と垂直方向であって前記基板２側に進
行する光の他の一主面２ｂにて反射された直後の進行光
路の延長線１０、１０が、前記ｐ型側電極５の外側に存
在する（前記ｐ型側電極５と交差しない）ように設定さ
れているので、前記ｐ型側電極５で遮られる光の量が少
なくなる。従って、より多くの光が素子１外に放出され
るので、斯る素子（装置）の発光強度がより大きくな
る。
層となるｎ型ＳｉＣ単結晶層３のうち、ｐ型側電極５の
垂下の部分９（図中、ドットで示す部分）が主に発光部
となるが、本実施例では、特に前記他の一主面２ｂの角
度θ1は、前記部分９で発光し前記ｐ型ＳｉＣ単結晶層
４の表面（上面）と垂直方向であって前記基板２側に進
行する光の他の一主面２ｂにて反射された直後の進行光
路の延長線１０、１０が、前記ｐ型側電極５の外側に存
在する（前記ｐ型側電極５と交差しない）ように設定さ
れているので、前記ｐ型側電極５で遮られる光の量が少
なくなる。従って、より多くの光が素子１外に放出され
るので、斯る素子（装置）の発光強度がより大きくな
る。
【００２７】次に、本発明の第２実施例に係るＳｉＣ発
光ダイオード装置ついて図を用いて説明する。本実施例
において、第１実施例と異なる点はｎ型ＳｉＣ単結晶基
板の形状であり、第１実施例と同一部分又は対応する部
分には同一符号を付してその説明は割愛する。尚、図２
（ａ）はこの発光ダイオード装置の構造を模式的に示す
断面図、図２（ｂ）はこの発光ダイオード装置に用いら
れる発光ダイオード素子の下面図である。
光ダイオード装置ついて図を用いて説明する。本実施例
において、第１実施例と異なる点はｎ型ＳｉＣ単結晶基
板の形状であり、第１実施例と同一部分又は対応する部
分には同一符号を付してその説明は割愛する。尚、図２
（ａ）はこの発光ダイオード装置の構造を模式的に示す
断面図、図２（ｂ）はこの発光ダイオード装置に用いら
れる発光ダイオード素子の下面図である。
【００２８】図２中、１１は発光ダイオード素子であっ
て、１２はこの素子１１を構成する厚みＬが２００μ
ｍ、上面３００μｍ角のｎ型ＳｉＣ単結晶基板である。
この基板１２の一主面１２ａに対向する他の一主面１２
ｂには、ｐ型側電極５の対向する部分を含んでこの電極
５の幅より大きな幅、例えば幅１８０μｍのＶ字型スト
ライプ溝１３が形成されている。このＶ字型ストライプ
溝１３は、そのＶ字型を構成する傾斜面（非平行な面）
１３ａ、１３ａが、前記の基板１２の一主面１２ａに対
してそれぞれ角度θ2を有している。本実施例の場合に
は、この角度θ2は３７°（度）である。
て、１２はこの素子１１を構成する厚みＬが２００μ
ｍ、上面３００μｍ角のｎ型ＳｉＣ単結晶基板である。
この基板１２の一主面１２ａに対向する他の一主面１２
ｂには、ｐ型側電極５の対向する部分を含んでこの電極
５の幅より大きな幅、例えば幅１８０μｍのＶ字型スト
ライプ溝１３が形成されている。このＶ字型ストライプ
溝１３は、そのＶ字型を構成する傾斜面（非平行な面）
１３ａ、１３ａが、前記の基板１２の一主面１２ａに対
してそれぞれ角度θ2を有している。本実施例の場合に
は、この角度θ2は３７°（度）である。
【００２９】前記Ｖ字型ストライプ溝１３上を含み他の
一主面１２ｂ上の全域には、第１実施例と同様のｎ型側
電極１４が形成されている。
一主面１２ｂ上の全域には、第１実施例と同様のｎ型側
電極１４が形成されている。
【００３０】この発光ダイオード素子１１は、第１実施
例と同様に銀ペースト等の導電性接着材８を用いて基板
１２側でステム７の載置面７ａに固着されると共にｎ型
側電極１４とステム７が電気的に接続される。またｐ型
側電極５は、導電性ワイヤーにて図示しない電極端子と
電気的に接続されている。
例と同様に銀ペースト等の導電性接着材８を用いて基板
１２側でステム７の載置面７ａに固着されると共にｎ型
側電極１４とステム７が電気的に接続される。またｐ型
側電極５は、導電性ワイヤーにて図示しない電極端子と
電気的に接続されている。
【００３１】ここで、この発光ダイオード素子１１の製
造を説明する。
造を説明する。
【００３２】まず、厚みが一定のｎ型ＳｉＣ単結晶基板
１２を準備する。次に、この基板１２の一主面１２ａ上
にｎ型ＳｉＣ単結晶層３及びｐ型ＳｉＣ単結晶層４をこ
の順序でＬＰＥ法（液相エピタキシャル成長法）又は化
学的気相堆積法）を用いてエピタキシャル成長させる。
その後、この基板１２の一主面１２ａと反対側の面を研
摩して所望の基板厚みとすると共に一主面１２ａと平行
な他の一主面１２ｂを作成する。しかる後、この他の一
主面１２ｂにＶ字型刃装着のダイシングソーを用いてＶ
字型ストライプ溝１３を形成する。最後に、従来周知の
方法でｐ型側、ｎ型側電極５、１４を作成する。
１２を準備する。次に、この基板１２の一主面１２ａ上
にｎ型ＳｉＣ単結晶層３及びｐ型ＳｉＣ単結晶層４をこ
の順序でＬＰＥ法（液相エピタキシャル成長法）又は化
学的気相堆積法）を用いてエピタキシャル成長させる。
その後、この基板１２の一主面１２ａと反対側の面を研
摩して所望の基板厚みとすると共に一主面１２ａと平行
な他の一主面１２ｂを作成する。しかる後、この他の一
主面１２ｂにＶ字型刃装着のダイシングソーを用いてＶ
字型ストライプ溝１３を形成する。最後に、従来周知の
方法でｐ型側、ｎ型側電極５、１４を作成する。
【００３３】斯る発光ダイオード素子１１でも、ｐ型Ｓ
ｉＣ単結晶層４の表面（最上部層の上面）に対して傾斜
面１３ａ、１３ａが角度θ2をなすので、発光した光
は、傾斜面１３ａ、１３ａとｐ型ＳｉＣ単結晶層４の表
面（上面）との反射回数が少ないうちに、即ち素子内で
の吸収が少ないうちに素子１１外に放出される。この結
果、斯る素子（装置）の発光強度が大きくなる。
ｉＣ単結晶層４の表面（最上部層の上面）に対して傾斜
面１３ａ、１３ａが角度θ2をなすので、発光した光
は、傾斜面１３ａ、１３ａとｐ型ＳｉＣ単結晶層４の表
面（上面）との反射回数が少ないうちに、即ち素子内で
の吸収が少ないうちに素子１１外に放出される。この結
果、斯る素子（装置）の発光強度が大きくなる。
【００３４】また、斯る発光ダイオード素子１１では、
発光層となるｎ型ＳｉＣ単結晶層３のうち、ｐ型側電極
５の垂下の部分９（図中、ドットで示す）が主に発光部
となるが、本実施例では、前記傾斜面１３ａ、１３ａの
角度θ2が、前記部分９で発光し前記ｐ型ＳｉＣ単結晶
層４の表面（上面）と垂直方向であって前記基板１２側
に進行する光のうち殆どの光の傾斜面１３ａ、１３ａに
て反射された直後の進行光路の延長線２０、２０が、前
記ｐ型側電極５の外側に存在する（前記ｐ型側電極５と
交差しない）ように設定されているので、前記ｐ型側電
極５で遮られる光の量が少なくなる。従って、斯る装置
（素子）の発光強度はより大きくなる。
発光層となるｎ型ＳｉＣ単結晶層３のうち、ｐ型側電極
５の垂下の部分９（図中、ドットで示す）が主に発光部
となるが、本実施例では、前記傾斜面１３ａ、１３ａの
角度θ2が、前記部分９で発光し前記ｐ型ＳｉＣ単結晶
層４の表面（上面）と垂直方向であって前記基板１２側
に進行する光のうち殆どの光の傾斜面１３ａ、１３ａに
て反射された直後の進行光路の延長線２０、２０が、前
記ｐ型側電極５の外側に存在する（前記ｐ型側電極５と
交差しない）ように設定されているので、前記ｐ型側電
極５で遮られる光の量が少なくなる。従って、斯る装置
（素子）の発光強度はより大きくなる。
【００３５】次に、本発明の第３実施例に係るＳｉＣ発
光ダイオード装置ついて図を用いて説明する。本実施例
において、第２実施例と異なる点はＶ字型ストライプ溝
上にｎ型側電極を設けないでｎ型ＳｉＣ基板に比べて低
い屈折率を有する低屈折率材料を設けた点であり、第２
実施例と同一部分及び対応する部分には同一符号を付し
てその説明は割愛する。尚、図３（ａ）はこの発光ダイ
オード装置の構造を模式的に示す断面図、図３（ｂ）は
この発光ダイオード装置に用いられる発光ダイオード素
子の下面図である。
光ダイオード装置ついて図を用いて説明する。本実施例
において、第２実施例と異なる点はＶ字型ストライプ溝
上にｎ型側電極を設けないでｎ型ＳｉＣ基板に比べて低
い屈折率を有する低屈折率材料を設けた点であり、第２
実施例と同一部分及び対応する部分には同一符号を付し
てその説明は割愛する。尚、図３（ａ）はこの発光ダイ
オード装置の構造を模式的に示す断面図、図３（ｂ）は
この発光ダイオード装置に用いられる発光ダイオード素
子の下面図である。
【００３６】図中、ｎ型ＳｉＣ単結晶基板１２の一主面
１２ａに対向する他の主面１２ｂに形成されたＶ字型ス
トライプ溝１３内には、発光した光に対する屈折率にお
いて基板１２の屈折率ｎ1より小さな屈折率ｎ2（ｎ1＞
ｎ2）を有するエポキシ樹脂等の透光性の低屈折率材料
２１が充填されている。
１２ａに対向する他の主面１２ｂに形成されたＶ字型ス
トライプ溝１３内には、発光した光に対する屈折率にお
いて基板１２の屈折率ｎ1より小さな屈折率ｎ2（ｎ1＞
ｎ2）を有するエポキシ樹脂等の透光性の低屈折率材料
２１が充填されている。
【００３７】前記Ｖ字型ストライプ溝１３が形成されて
いない他の主面１２ｂ上には、第１実施例と同様のｎ型
側電極２４が形成されている。この発光ダイオード素子
１１は、第２実施例と同様に銀ペースト等の導電性接着
材２８を用いて基板１２側でステム７の載置面７ａに固
着されると共にｎ型側電極２４とステム７が電気的に接
続される。またｐ型側電極５は、導電性ワイヤーにて図
示しない電極端子と電気的に接続されている。
いない他の主面１２ｂ上には、第１実施例と同様のｎ型
側電極２４が形成されている。この発光ダイオード素子
１１は、第２実施例と同様に銀ペースト等の導電性接着
材２８を用いて基板１２側でステム７の載置面７ａに固
着されると共にｎ型側電極２４とステム７が電気的に接
続される。またｐ型側電極５は、導電性ワイヤーにて図
示しない電極端子と電気的に接続されている。
【００３８】図４に、青色光に対する屈折率ｎ1が２．
６のＳｉＣ単結晶下面に青色光に対する屈折率ｎ2の透
光性低屈折率層を設けた場合に、青色光の入射光がＳｉ
Ｃ単結晶から透光性屈折率層へ入射角θi（度）で入射
した後、低屈折率層へ角度θtで透過する透過光以外に
生じる界面にて角度θiで反射する反射光の前記入射光
に対する反射光の割合（反射強度）を示す。
６のＳｉＣ単結晶下面に青色光に対する屈折率ｎ2の透
光性低屈折率層を設けた場合に、青色光の入射光がＳｉ
Ｃ単結晶から透光性屈折率層へ入射角θi（度）で入射
した後、低屈折率層へ角度θtで透過する透過光以外に
生じる界面にて角度θiで反射する反射光の前記入射光
に対する反射光の割合（反射強度）を示す。
【００３９】この図４から判るように、前記入射角θi
が大きくなってある角度を越えると急激に反射強度が大
きくなり、更に角度が大きくなると全反射となる。例え
ば屈折率ｎ2 が１．２５の場合には入射角θiが２８°
（度）以上になれば、前反射（即ち透過光が発生せずに
反射光のみ）となる。また、屈折率ｎ2が１．５４の場
合には入射角θiが３７°以上にすれば全反射となる。
が大きくなってある角度を越えると急激に反射強度が大
きくなり、更に角度が大きくなると全反射となる。例え
ば屈折率ｎ2 が１．２５の場合には入射角θiが２８°
（度）以上になれば、前反射（即ち透過光が発生せずに
反射光のみ）となる。また、屈折率ｎ2が１．５４の場
合には入射角θiが３７°以上にすれば全反射となる。
【００４０】従って、斯る発光ダイオード素子１１が、
青色光を発光し、且つ素子１１を構成するｎ型ＳｉＣ単
結晶基板１２、ｎ型ＳｉＣ単結晶層３、及びｐ型ＳｉＣ
単結晶層４が６Ｈ型ＳｉＣ単結晶からなる場合には、前
記屈折率ｎ1（ｎ型ＳｉＣ単結晶基板１２の屈折率）は
２．６程度であるので、角度θ2を３７°とした本実施
例では、低屈折率材料２１として、屈折率ｎ2が１．５
４以下望ましくは１以上のエポキシ樹脂等の材料を選択
すれば、発光した光は透光性低屈折率材料２１を透過す
ることなく傾斜面１３ａ、１３ａにて全反射されるの
で、第２実施例に比べても素子（装置）の発光強度は顕
著に大きくなる。
青色光を発光し、且つ素子１１を構成するｎ型ＳｉＣ単
結晶基板１２、ｎ型ＳｉＣ単結晶層３、及びｐ型ＳｉＣ
単結晶層４が６Ｈ型ＳｉＣ単結晶からなる場合には、前
記屈折率ｎ1（ｎ型ＳｉＣ単結晶基板１２の屈折率）は
２．６程度であるので、角度θ2を３７°とした本実施
例では、低屈折率材料２１として、屈折率ｎ2が１．５
４以下望ましくは１以上のエポキシ樹脂等の材料を選択
すれば、発光した光は透光性低屈折率材料２１を透過す
ることなく傾斜面１３ａ、１３ａにて全反射されるの
で、第２実施例に比べても素子（装置）の発光強度は顕
著に大きくなる。
【００４１】尚、本発明は、前記各実施例に限定される
ことなく、ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型側電極と反対側で且つ
対向する部分に、ｐ型ＳｉＣ層の表面（上面）に対して
非平行な面を具備すれば、基板又はｐ型ＳｉＣ層の表面
（上面）との反射回数が少なくなるので、素子外に放出
される光の量が多くできる。例えば、上記第２実施例で
用いたＶ字型ストライプ溝１３に代えてＵ字型ストライ
プ溝（Ｕ字型面）、又はｐ型側電極の面積より大きな面
積の開口部を有する円錐状面（すりばち状面）等を設け
てもよい。
ことなく、ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型側電極と反対側で且つ
対向する部分に、ｐ型ＳｉＣ層の表面（上面）に対して
非平行な面を具備すれば、基板又はｐ型ＳｉＣ層の表面
（上面）との反射回数が少なくなるので、素子外に放出
される光の量が多くできる。例えば、上記第２実施例で
用いたＶ字型ストライプ溝１３に代えてＵ字型ストライ
プ溝（Ｕ字型面）、又はｐ型側電極の面積より大きな面
積の開口部を有する円錐状面（すりばち状面）等を設け
てもよい。
【００４２】更に、発光ダイオード素子外には発光した
光が全方向に均一に放射されるのが、装置から放出され
る光が片寄らないので好ましい。従って、ｐ型ＳｉＣ層
の表面に対して非平行な面は、発光した光が素子外に均
一に放射されるようにｐ型側電極に対して対称に設ける
のがよい。この点から、第２実施例で用いた発光ダイオ
ード素子１１は、第１実施例で用いた発光ダイオード素
子１より望ましい。
光が全方向に均一に放射されるのが、装置から放出され
る光が片寄らないので好ましい。従って、ｐ型ＳｉＣ層
の表面に対して非平行な面は、発光した光が素子外に均
一に放射されるようにｐ型側電極に対して対称に設ける
のがよい。この点から、第２実施例で用いた発光ダイオ
ード素子１１は、第１実施例で用いた発光ダイオード素
子１より望ましい。
【００４３】更に、非平行な面で全反射を行うために非
平行な面をｎ型ＳｉＣ基板より低い屈折率の低屈折率材
料で覆う場合には、ｎ型ＳｉＣ基板の屈折率ｎ1はその
基板の結晶多形、発光ダイオード素子の発光する波長領
域等によって変わるので、ｐ型ＳｉＣ層の表面（上面）
と角度θiをなす非平行な面を覆う低屈折率材料の屈折
率ｎ2は、以下に示すスネルの式において、 ｎ1／ｎ2＝ｓｉｎθt／ｓｉｎθi θtを９０度として得られる次式より算出されたｎ2以下
と選択すればよい。
平行な面をｎ型ＳｉＣ基板より低い屈折率の低屈折率材
料で覆う場合には、ｎ型ＳｉＣ基板の屈折率ｎ1はその
基板の結晶多形、発光ダイオード素子の発光する波長領
域等によって変わるので、ｐ型ＳｉＣ層の表面（上面）
と角度θiをなす非平行な面を覆う低屈折率材料の屈折
率ｎ2は、以下に示すスネルの式において、 ｎ1／ｎ2＝ｓｉｎθt／ｓｉｎθi θtを９０度として得られる次式より算出されたｎ2以下
と選択すればよい。
【００４４】ｎ2＝ｎ1・ｓｉｎθi
【００４５】
【発明の効果】本発明のＳｉＣ発光ダイオード素子は、
ｎ型ＳｉＣ基板と、該ｎ型ＳｉＣ基板上に形成されたｎ
型ＳｉＣ層と、該ｎ型ＳｉＣ層上に形成されこのｎ型Ｓ
ｉＣ層とでｐｎ接合を形成するｐ型ＳｉＣ層と、該ｐ型
ＳｉＣ層上の一部に形成されたｐ型側電極と、前記ｎ型
ＳｉＣ基板の該ｐ型側電極と反対側上に形成されたｎ型
側電極と、を備え、前記ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型側電極と
反対側で且つ対向する部分に、前記ｐ型ＳｉＣ層の表面
に対して非平行な面を具備しているので、従来のＳｉＣ
発光ダイオード素子に比べて、発光した光は基板とｐ型
ＳｉＣ層の表面との反射回数が少ないうちに、即ち素子
内で吸収されることが少ないうちに素子外に放出され
る。従って従来の素子に比べて十分な光が素子外に放出
される。この結果、斯る素子の発光強度が従来のものに
比べて大きくなるので、これをステム等に組み込んだ装
置も発光強度が大きくなる。
ｎ型ＳｉＣ基板と、該ｎ型ＳｉＣ基板上に形成されたｎ
型ＳｉＣ層と、該ｎ型ＳｉＣ層上に形成されこのｎ型Ｓ
ｉＣ層とでｐｎ接合を形成するｐ型ＳｉＣ層と、該ｐ型
ＳｉＣ層上の一部に形成されたｐ型側電極と、前記ｎ型
ＳｉＣ基板の該ｐ型側電極と反対側上に形成されたｎ型
側電極と、を備え、前記ｎ型ＳｉＣ基板のｐ型側電極と
反対側で且つ対向する部分に、前記ｐ型ＳｉＣ層の表面
に対して非平行な面を具備しているので、従来のＳｉＣ
発光ダイオード素子に比べて、発光した光は基板とｐ型
ＳｉＣ層の表面との反射回数が少ないうちに、即ち素子
内で吸収されることが少ないうちに素子外に放出され
る。従って従来の素子に比べて十分な光が素子外に放出
される。この結果、斯る素子の発光強度が従来のものに
比べて大きくなるので、これをステム等に組み込んだ装
置も発光強度が大きくなる。
【００４６】特に、非平行な面は、前記ｐ型側電極の垂
下で発光し前記ｐ型ＳｉＣ層の表面と垂直方向であって
前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部の光
は該反射面にて反射された直後の進行光路の延長線が前
記ｐ型側電極の外側に存在するように設定されている場
合には、前記ｐ型側電極に遮られる発光した光の量を小
さくできるので、斯る素子はより発光量が大きくなる。
下で発光し前記ｐ型ＳｉＣ層の表面と垂直方向であって
前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部の光
は該反射面にて反射された直後の進行光路の延長線が前
記ｐ型側電極の外側に存在するように設定されている場
合には、前記ｐ型側電極に遮られる発光した光の量を小
さくできるので、斯る素子はより発光量が大きくなる。
【図１】本発明の第１実施例に係るＳｉＣ発光ダイオー
ド装置を模式的に示す断面図である。
ド装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係るＳｉＣ発光ダイオー
ド装置を模式的に示す図である。
ド装置を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係るＳｉＣ発光ダイオー
ド装置を模式的に示す図である。
ド装置を模式的に示す図である。
【図４】ＳｉＣ結晶の下面に低屈折率層を設けた場合の
反射強度と入射角度の関係を示す図である。
反射強度と入射角度の関係を示す図である。
【図５】従来のＳｉＣ発光ダイオード装置を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
２ ｎ型ＳｉＣ単結晶基板 ２ｂ 他の一主面（非平行な面） ３ ｎ型ＳｉＣ層 ４ ｐ型ＳｉＣ層 ５ ｐ型側電極 １２ ｎ型ＳｉＣ単結晶基板 １３ Ｖ字型ストライプ溝 １３ａ 傾斜面（非平行な面） ２１ 低屈折率材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 順子 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 ｎ型炭化ケイ素基板と、該ｎ型炭化ケイ
素基板上に形成されたｎ型炭化ケイ素層と、該ｎ型炭化
ケイ素層上に形成されたｐ型炭化ケイ素層と、該ｐ型炭
化ケイ素層上の一部に形成されたｐ型側電極と、前記ｎ
型炭化ケイ素基板の該ｐ型側電極と反対側上に形成され
たｎ型側電極と、を備え、前記ｎ型炭化ケイ素基板のｐ
型側電極と反対側で且つ対向する部分に、前記ｐ型炭化
ケイ素層の表面に対して非平行な面を具備したことを特
徴とする炭化ケイ素発光ダイオード素子。 - 【請求項２】 前記非平行な面は、前記ｐ型側電極の垂
下で発光し前記ｐ型炭化ケイ素層の表面と垂直方向であ
って前記基板側に進行する光のうち少なくともその一部
の光は該非平行な面にて反射された直後の進行光路の延
長線が前記ｐ型側電極の外側に存在するように設定され
ていることを特徴とする請求項１記載の炭化ケイ素発光
ダイオード素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16688993A JPH0722648A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 炭化ケイ素発光ダイオード素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16688993A JPH0722648A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 炭化ケイ素発光ダイオード素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722648A true JPH0722648A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15839508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16688993A Pending JPH0722648A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 炭化ケイ素発光ダイオード素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722648A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1256135A1 (de) * | 2000-02-15 | 2002-11-13 | Osram Opto Semiconductors GmbH | Strahlungsemittierendes halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2004056088A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-02-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| JP2005019608A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007507081A (ja) * | 2003-09-26 | 2007-03-22 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射を発する薄膜半導体チップ |
| US7283736B2 (en) | 2004-01-15 | 2007-10-16 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging apparatus and imaging method |
| JP2010087219A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子および発光装置 |
| US8653546B2 (en) | 2009-10-06 | 2014-02-18 | Epistar Corporation | Light-emitting device having a ramp |
| JP2014187112A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| EP2445017A3 (en) * | 2010-10-19 | 2015-04-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical light-emitting semiconductor device |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP16688993A patent/JPH0722648A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1256135A1 (de) * | 2000-02-15 | 2002-11-13 | Osram Opto Semiconductors GmbH | Strahlungsemittierendes halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2003523636A (ja) * | 2000-02-15 | 2003-08-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射線を発する半導体デバイス及びその製造方法 |
| JP2004056088A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-02-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| EP1367656A3 (en) * | 2002-05-31 | 2005-04-13 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting element |
| US6956245B2 (en) | 2002-05-31 | 2005-10-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting element |
| JP2005019608A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007507081A (ja) * | 2003-09-26 | 2007-03-22 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射を発する薄膜半導体チップ |
| US7283736B2 (en) | 2004-01-15 | 2007-10-16 | Ricoh Company, Ltd. | Imaging apparatus and imaging method |
| JP2010087219A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子および発光装置 |
| US8350284B2 (en) | 2008-09-30 | 2013-01-08 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting element and light emitting device |
| US8653546B2 (en) | 2009-10-06 | 2014-02-18 | Epistar Corporation | Light-emitting device having a ramp |
| EP2445017A3 (en) * | 2010-10-19 | 2015-04-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical light-emitting semiconductor device |
| JP2014187112A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
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